Bờ Tre, Chín Hường và Ông Ký thuộc dự án Ô Môn – Xà No tỉnh Kiên Giang cho thấy đây là loại đất than bùn hóa và đất bị nhiễm chua phèn mạnh. Kết quả nghiên cứu cải tạo đất bằng xi m ăng (X) với các hàm lượng khác nhau kết hợp với vôi (V) trong phòng thí nghiệm cho thấy: Cường độ kháng nén một trục không hạn chế nở hông (qukG/cm 2 ) tăng lên khi hàm lượng xi măng tăng và thời gian bảo dưỡng tăng. Hàm lượng xi m ăng 400kg/m3 được trộn với lượng vôi khác nhau cho thấy hiệu quả của đất gia cố tăng từ 16.9 đến 43% khi nén xác định qu ở 56 và 91 ngày tuổi, lượng phụ gia vôi thích hợp là V=(24% )X.
Trang 1ĐẶC TÍNH ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA ĐẤT BÙN SÉT
PHA CHỨA HỮU CƠ PHÂN BỐ Ở KIÊN GIANG VÀ BIỆN PHÁP CẢI TẠO CHÚNG BẰNG XI MĂNG KẾT HỢP VỚI VÔI
PGS.TS Nguyễn Quốc Dũng ThS Vũ Ngọc Bình, KS Nguyễn Văn Hòa
Viện Thủy Công
PGS.TS Đỗ Minh Toàn
Trường đại học Mỏ địa chất
Tóm tắt: Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu về thành phần hóa học, thành phần khoáng vật, hàm
lượng muối và hàm lượng hữu cơ có trong đất tại các cống Ông Bồi, Kênh Ranh, Bảy Miễn, Bờ Tre, Chín Hường và Ông Ký thuộc dự án Ô Môn – Xà No tỉnh Kiên Giang cho thấy đây là loại đất than bùn hóa và đất bị nhiễm chua phèn m ạnh Kết quả nghiên cứu cải tạo đất bằng xi m ăng (X) với các hàm lượng khác nhau kết hợp với vôi (V) trong phòng thí nghiệm cho thấy: Cường
độ kháng nén một trục không hạn chế nở hông (q u kG/cm 2 ) tăng lên khi hàm lượng xi m ăng tăng
và thời gian bảo dưỡng tăng Hàm lượng xi m ăng 400kg/m 3 được trộn với lượng vôi khác nhau cho thấy hiệu quả của đất gia cố tăng từ 16.9 đến 43% khi nén xác định q u ở 56 và 91 ngày tuổi, lượng phụ gia vôi thích hợp là V=(24% )X
Từ khóa: Đất than bùn, cải tạo đất, hàm lượng, thời gian bảo dưỡng, cường độ kháng nén (q u )
Summary: Experim ental results of the properties chem ical com position, m ineral com position, salt
content and organic content in the soil at the culvert Ong Boi, Kenh Ranh, Bay Mien, Bo Tre, Chin Huong and Ong Ky of project O Mon - Xa No at Kien Giang province indicates that this chemical is peat soils and contam inated strongly acidic Research results reinforced soil improvement by cement (X) with different concentrations combined with lim e (V) in the laboratory showed that: unconfined compression test (qu kG/cm 2) is increased when increasing cement content and curing tim e increases Cem ent content 400kg/m3 was mixed with different concentrations of lim e shows the effect
of soil reinforcem ent increased from 16.9 to 43 % when com pression determined at 56 and 91 days
qu curing appropriate am ount of lim e additives is V = (24 % )X
Key words: Peat soil, Rienforced soil, content, curing tim e, unconfined (q u )
I ĐẶT VẤN ĐỀ *
Ô Môn - Xà No là một dự án lớn thuộc dự án
phát triển thủy lợi đồng bằng Sông Cửu Long,
có tổng diện tích khoảng 45.430 ha bao gồm
các huyện Phong Điền, Cờ Đỏ và quận Ô Môn
của TP Cần Thơ; huyện Châu Thành A, Vị
Thủy và TP Hậu Giang thuộc tỉnh Hậu Giang;
huyện Giồng Giềng, Gò Quao thuộc tỉnh Kiên
Giang Dự án có nhiệm vụ kiểm soát lũ cho
Người phản biện: TS Phan Trường Giang
Ngày nhận bài: 9/8/2013 - Ngày thông qua phản biện:
17/9/2013 - Ngày duyệt đăng: 25/9/2013
toàn bộ diện tích đất tự nhiên nói trên, đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, bảo vệ hệ thống vườn cây ăn quả; phục vụ tưới, tiêu, xổ phèn, ngăn mặn, lấy phù sa cải tạo đất cho 38.800 ha đất nông nghiệp; kết hợp cấp nước dân sinh, phát triển giao thông thủy, bộ, tạo nền dân cư, cải thiện môi trường trong khu vực Trong giai đoạn này dự án có 68 cống hở được thiết kế bằng bê tông cốt thép
Tại các cống thuộc dự án, ngoài lớp đất đắp trên mặt dày từ 0.6 đến 1.0m thì bên dưới phân
bố lớp đất yếu dày từ 10- 15m, có thành phần
là bùn sét, bùn sét hữu cơ, phía dưới là lớp sét
Trang 2dẻo cứng đến nửa cứng [1] Vấn đề đặt ra là
xây dựng các cống này trên nền đất yếu trong
điều kiện giao thông đi lại khó khăn, chưa có
đường giao thông đồng thời xen kẽ là hệ thống
kênh rạch chằng chịt So chọn các biện pháp
thi công và giải pháp xử lý nền Tư vấn thiết
kế và chủ đầu tư đã quyết định xử lý nền bằng
cách chọn giải pháp cọc đất gia cố xi măng
Tuy nhiên việc cải tạo tính chất xây dựng của
đất yếu bằng xi măng tại đồng bằng Sông Cửu
Long có những hạn chế nhất định do trong đất
thường bị nhiễm muối, nhiễm phèn đặc biệt là
loại đất bùn sét, bùn sét pha chứa hữu cơ, đất
than bùn hóa… Xuất phát từ yêu cầu thực tế,
nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu đặc tính
xây dựng của đất nền và xem xét khả năng cải
tạo đất bùn sét pha chứa hữu cơ bằng phương
pháp trộn xi măng và xi măng kết hợp với vôi
II ĐẶC TÍNH ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CỦA ĐẤT BÙN SÉT PHA CHỨA HỮU CƠ TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU
2.1 Đặc điểm phân bố
Từ kết quả khảo sát thực địa, lấy mẫu đất phục
vụ thí nghiệm nhằm chọn ra hàm lượng xi măng tối ưu phục vụ cho thi công xử lý nền đất yếu tại các cống thuộc dự án Ô Môn – Xà
No kết hợp với kết quả khảo sát [1], chúng tôi thấy rằng tại các cống: Ông Bồi, Kênh Ranh, Bảy Miễn, Bờ Tre, Chín Hường và Ông Ký phân bố lớp đất yếu có chiều dày thay đổi từ
10 đến 12.3m, thành phần là bùn sét pha lẫn hữu cơ (lớp 1c - hình 1)
Hình 1: Mặt cắt địa chất công trình đoạn tuyến nghiên cứu (Dự án Ô Môn - Xà No)
Bảng 1: Tính chất cơ lý của đất
Giới hạn chảy WT (%) 235.8
KL thể tích tự nhiên w (g/cm3) 1.13
c Góc ma sát trong (độ) 2o04
KL thể tích khô c (g/cm3) 0.29 Lực dính C (kG/cm2) 0.015
KL riêng s (g/cm3) 1.90 HS nén lún a1-2 (cm2/kG) 1.649
Cao ® é T N (m)
Tª n cä c
K ho ¶ ng c¸ ch (m)
O B1
L ß §− ê ng
¤n g Ký
Trang 3Bảng 2: Thành phần khoáng vật của đất
Bảng 3: Thành phần hóa học của đất
Bảng 4: Khả năng trao đổi cation của đất
Kết quả phân tích thành phần hóa học của đất
chiếm 2.25% cho thấy đất có tính phèn mạnh
16.22% thuộc vào loại đất than bùn hóa [2]
Về thành phần khoáng vật: khoáng vật sét
Kaolinit và Illit chiếm 15%, thạch anh chiếm
3840%
Khả năng trao đổi cation của đất cho thấy: đất
có pH= 4.1, theo [3] đất có tính chua mạnh;
Tổng lượng muối hòa tan chiếm 0.7582%
0.82 do vậy theo [2] trích dẫn cách phân loại
đất chứa muối dựa vào dạng chứa muối và
phân loại theo mức độ nhiễm muối của các tác
giả: V.M Bezruk, Yu.L Motưlev, A.L.Grot, A.I.Znamenxki, M.F Ieruxalimyxkaya thì đất thuộc dạng nhiễm muối sunfat
III NGHIÊN CỨU CẢI TẠO ĐẤT BẰNG XI MĂNG VÀ XI MĂNG KẾT HỢP VỚI PHỤ GIA VÔI
3.1 Nghiên cứu cải tạo đất bằng xi m ăng:
Nhằm đánh giá khả năng cải tạo đất bằng xi măng, nhóm nghiên cứu đã thực hiện thí nghiệm chế bị mẫu đất tự nhiên với các hàm lượng xi măng khác nhau là 300, 325, 350,
phương pháp trộn khô TCXDVN 385-2006 [4]
ngoài ra có tham khảo tiêu chuẩn JGS
0821-2000 của Nhật Bản [6] và tiêu chuẩn
Trang 4DBJ08-40-94 của Trung Quốc [5] Mẫu được bảo
dưỡng trong điều kiện bão hòa khi đến ngày
tuổi tiến hành thí nghiệm nén một trục không
hạn chế nở hông trên thiết bị máy nén ba trục Tiêu chuẩn thí nghiệm áp dụng là ASTM D2166
Hình 2: Quan hệ giữa q u và HLXM ở cùng ngày tuổi
Kết quả thí nghiệm xác định cường độ kháng
tuổi thí nghiệm 7, 14, 28, 56 và 91 ngày thì
cường độ các mẫu có hàm lượng xi măng cao
hơn cho giá trị cao hơn (hình 2.), mẫu có hàm
độ mạnh hơn đặc biệt ở 56 và 91 ngày tuổi Với các mẫu có cùng hàm lượng xi măng thì thời gian bảo dưỡng lâu hơn cũng cho kết quả nén cao hơn (hình 3)
Hình 3: Quan hệ giữa q u và thời gian bảo dưỡng với HLXM khác nhau
3.2 Nghiên cứu cải tạo đất bằng xi m ăng kết
hợp với vôi
Theo [7] trích dẫn kết quả nghiên cứu của
Esdes và Grim, 1960 cho rằng sự thay đổi pH
môi trường có thể là kim chỉ nam cho khả năng
phản ứng của đất với vôi và xi măng Các
nghiên cứu khác đều cho rằng cường độ của đất
gia cố xi măng trong môi trường kiềm sẽ lớn
hơn trong môi trường axit Theo nghiên cứu của Locat và các cộng sự, 1996 [7] thì môi trường
có pH=12,4 là tối ưu cho sự hòa tan các Silicat
sống (ôxit canxi - CaO) vào trong đất sẽ tạo ra
môi trường kiềm để thuận lợi cho các phản ứng thủy hóa ximăng
0 1 2 3 4 5 6 7
qu
2 )
7 ngày
14 ngày
28 ngày
56 ngày
91 ngày
0 1 2 3 4 5 6 7
qu
2 )
T hời gian bảo dưỡng (n gày)
H l 300
H L 325
H L 350
H L400
H L425
Trang 5Xuất phát từ những cơ sở khoa học như trên, để
nâng cao hiệu quả của phương pháp cải tạo đất
bằng xi măng, chúng tôi tiến hành nghiên cứu
cải tạo đất bằng cách cho thêm các hàm lượng
gia vôi bột đến cường độ mẫu nén một trục
1 Tiến hành chế bị mẫu với các hàm lượng:
X350+V75 (V=21.43%X); X375+V50
(V=13.3%X); X400+V25 (V=6.25%X) Kết
quả thí nghiệm nén tại các ngày tuổi bảo dưỡng được so sánh với các hàm lượng trộn xi măng X350, X375 và X400 cho thấy: Với các hàm lượng X375+V50 và X400+V25 cường độ kháng nén của các mẫu đất tại cùng ngày tuổi đều lớn hơn cường độ của các mẫu đất gia cố với hàm lượng X375 và X400 còn với các mẫu đất trộn với hàm lượng X350+V75 thì cường
độ nhỏ hơn nhiều (30 đến 47%) so với mẫu đất chỉ trộn với hàm lượng X350 (Hình 4)
Hình 4: Quan hệ giữa q u và thời gian bảo dưỡng với HLXM khác nhau
Như vậy việc thêm vôi vào trong đất trộn xi
măng có tác dụng làm tăng cường độ kháng
nén của đất, tuy nhiên nếu lượng vôi cho vào
quá nhiều so với tỷ lệ xi măng lại làm giảm
cường độ mẫu đất trộn xi măng Điều này có
thể lý giải là khi cho vôi vào đất thì vôi tạo ra
kiềm rất thuận lợi cho quá trình thủy phân các
nếu môi trường pH quá lớn thì cường độ đất
gia cố lại giảm [2]
2 Để đánh giá ảnh hưởng của lượng vôi khi
cho vào đất, chúng tôi đã tiến hành với các
hàm lượng đất trộn X400+V8 (V = 2%X);
X400+V16 (V = 4%X), các mẫu đất gia cố
cũng được chế bị và bảo dưỡng với cùng điều
kiện như các mẫu thí nghiệm trước đó Kết quả
thí nghiệm nén một trục không hạn chế nở
hông được so sánh với kết quả nén các mẫu đất trộn với hàm lượng X400 và X400 +V25 (V= 6.25%X) cho thấy: Tại các thời điểm là 7,
của các mẫu X400+V8, X400+V16 và
Tỷ lệ này tăng từ 2 đến 5.6% đối với các mẫu X400+V25 và X400+V16 trong khi đó với mẫu X400+V8 tăng từ 6.8 đến 9.2% Tại thời
X400+V8 và X400+V16 tăng là đáng kể,
qu(X400+V16) = (16.9÷20.8%) quX400; qu(X400+V8) =
cho thêm vôi vào đất chứa hữu cơ gia cố bằng
xi măng với một liều lượng thích hợp sẽ mang lại hiệu quả nhất định về cường độ kháng nén một trục
0 1 2 3 4 5 6 7
qu
2 )
Thời gian bảo dưỡng (ngày)
X350 X350+V75 X375 X375+V50 X400 X400+V25
Trang 6Hình 5: Quan hệ giữa q u và thời gian bảo dưỡng với HLXM và lượng vôi khác nhau
IV KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu đất bùn sét pha lẫn hữu cơ
phân bố tại các cống Ông Bồi, Kênh Ranh,
Bảy Miễn, Bờ Tre, Chín Hường và Ông Ký
thuộc dự án Ô Môn – Xà No tỉnh Kiên Giang
cho thấy lớp đất yếu này có chiều dày từ 10m
đến 12.3m Đất thuộc loại đất than bùn hóa,
nhiễm chua phèn mạnh và nhiễm muối sunfat
Kết quả thí nghiệm cải tạo mẫu đất với các
hàm lượng xi măng khác nhau cho thấy cường
thuận với hàm lượng xi măng trộn và thời gian bảo dưỡng
Việc cho thêm vôi vào đất có chứa hữu cơ trộn
xi măng đã mang lại hiệu quả nhất định về
nghiên cứu với các hàm lượng vôi khác nhau
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Công ty tư vấn xây dựng thủy lợi II –Viện KHTL Việt Nam - Công ty tư vấn và CGCN thủy lợi, trường đại học Thủy lợi Báo cáo khảo sát địa chất công trình dự án Ô Môn – Xà No giai đoạn 2 tỉnh Kiên Giang, Hậu Giang và TP Cần Thơ, TP Hồ Chí Minh, 8-2009
[2] Đỗ Minh Toàn, Giáo trình Đất đá xây dựng, Hà nội 2003
[3] Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế, Nguyễn Tử Siêm, Nguyễn Ngọc Bình, Cẩm Nang ngành Lâm Nghiệp, Đất và dinh dưỡng đất
[4] TCXDVN 385-2006 Gia cố nền đất yếu bằng trụ đất xi măng Hà Nội, 2006
[5] DBJ08-40-94 – Quy phạm kỹ thuật xử lý nền móng (bản dịch) Tiêu chuẩn TP Thượng Hải, năm
1994
[6] JGS 0821-2000 - Japanese Geotechnical Society Standard “ Practice for Making and Curing Stabilized Soil Specimens Without Compaction”
[7] Nguyen Duy Quang, Jin Chun Chai, Takenori Hino, Takehito Negami Mechanical Properties of soft clays lightly treated by ciment/lime International Symposium on Sustainable Geosynthetics and
Green Technology for Climate Change (SGCC) (Retirement Symposium for Prof Dennes T Bergado) 20 to 21 June 2012 | Bangkok, Thailand
0 1 2 3 4 5 6 7
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
qu
2 )
Thờ i gian bảo dưỡng (ngày)
X400 X400+V8 X400+V16 X400+V25
